טלסקופ החלל קרני גמא פרמי
נאס"א
לקריאה נוספת
חקור את היצורים המפלצתיים בקצוות מפת החומר האפלבפני עצמו, ההתנגשויות הללו יהיו נדירות מדי לזיהוי. אבל אם נסכם על פני אזורים גדולים בשמים, אולי נוכל לזהות את הפלט הקולקטיבי של התנגשויות רבות. זה הוביל למספר חיפושים אסטרונומיים של חומר אפל, שחלקם טענו שהם צופים בעודפים תמוהים של פוטונים עתירי אנרגיה. עם זאת, עבור כל אחת מהתוצאות הללו, היו חוקרים אחרים שהציעו שיש להחזיר בשקט את בקבוקי השמפניה השמורים לגילוי כדי לצנן יותר.
למה כל כך הרבה תגליות שוב ושוב? סקירה שפורסמה ב PNAS מסביר מדוע הסתכלות על פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה הייתה כה קשה, ומתארת מה הסיכויים שלנו לגרום לאחת מהתגליות הללו להידבק.
אות לרעש
השמדת החומר האפל צפויה לייצר פוטונים. בעוד שהאנרגיה המדויקת של הפוטונים הללו תהיה תלויה במסה של חלקיקי החומר האפל, ה חלק "מסיבי" של ראשי התיבות WIMP מצביע על כך שהם יהיו די אנרגטיים - באזור קרני הגמא של ספֵּקטרוּם. קשה מאוד לצלם קרני גמא. כדי לצפות בהם ישירות, אתה צריך לשים את המצפה בחלל, אחרת קרני הגמא יתקשרו עם אווירה תחילה (אפשר בנסיבות מסוימות לעקוב אחר האינטראקציות הללו למטרות הדמיה, אמנם). ואז יש את העובדה שהם יעברו דרך רוב החומר, כולל מראות. כתוצאה מכך, טלסקופים של קרני גמא נוטים להיראות יותר כמו משפכים ארוכים ומחזירי אור, המרכזים בהדרגה את הפוטונים.
למרות הקשיים, מספר מצפה כוכבים של קרני גמא הוצבו לחלל, ואלה נתנו לנו תמונה ברורה יותר של האירועים האנרגטיים ביותר ביקום. הרבה דברים, מסתבר, מייצרים קרני גמא, מכוכבים גוססים ועד חורים שחורים סופר מסיביים. למעשה, ליקום יש זוהר מפוזר של קרני גמא; מעליו מונחים אזורים עם מספר רב של מקורות, כמו הליבה הגלקטית שלנו.
הרקע הזה הוא שהפך את הזיהוי של אלה מהשמדת החומר האפל לקשה כל כך. כפי שכותבת ג'ניפר סיגל-גסקינס של Caltech בביקורת שלה, כל אות מחומר אפל ישחה בים של מקורות מתחרים של קרני גמא.
למצוא אותו, אם כן, ידרוש תהליך דומה לזה שבו משתמשים פיזיקאים של חלקיקים: גלה מה מייצרים כל המקורות האחרים, ואז חפש אות עודף מעל זה. אבל הנעורים היחסיים של אסטרונומיה של קרני גמא פירושו שאנחנו עדיין מתמודדים עם כל המקורות האחרים האלה. לכן, זה דבר אחד לומר שאובייקטים הנקראים פולסרים של אלפית שנייה מייצרים קרני גמא (מה שהם עושים). זה דבר נוסף לנסות להעריך כמה כאלה יש והיכן בגלקסיה הם צפויים להיות ממוקמים.
החוקרים הכי טובים שיכולים לעשות כרגע זה לייצר מודלים שמנסים להתחיל מכמה מדידות אמפיריות ושיקולים תיאורטיים, ולהשתמש באלו כדי להעריך איך נראה הרקע. ולמרות שזה נעשה במקרה של התגליות הפוטנציאליות שהוכרזו, תמיד היה מישהו שיצביע על בעיות פוטנציאליות עם הדגמים. כאשר הרקע של קרני הגמא אינו ודאי, לא ברור אם אות כלשהו שנצפה מייצג סוג של עודף.
הוספה כדי להחסיר
סיגל-גאסקינס טוענת שהמוקד המחקרי האמיתי לזיהוי אותות של חומר אפל כבר לא צריך להיות בחיפוש אחר האותות - הוא צריך להיות באפיון הרקע. זה כרוך באחיזה טובה יותר על העצמים שמייצרים קרני גמא. מה הם החפצים האלה תלוי קצת איפה אתה מסתכל.
אם אתם מסתכלים מקומית, רוב החומר האפל יהיה בבליטה ליד המרכז הגלקטי שלנו, אז שם יהיו רוב ההתנגשויות. מלבד כמה מקורות נקודתיים של קרני גמא (כמו חומר ליד החור השחור העל-מאסיבי של שביל החלב וידוע שארית סופרנובה), רוב קרני הגמא מגיעות משני מקורות: קרניים קוסמיות הפוגעות בענני גז ואלפיות שניות פולסרים. סיגל-גאסקינס מצטטת הערכות שעד 1,000 פולסרים נוספים של אלפיות שנייה יכולים להסביר את אותות החומר האפל הפוטנציאליים שדווחו עד כה.
אחיזה טובה יותר בשתי האוכלוסיות הללו לא תהיה קלה, בהתחשב בעובדה שאנחנו עדיין לא בטוחים לגבי המקור של קרניים קוסמיות רבות. אבל צריך להיות אפשרי לעשות סקרי אוכלוסיה של פולסרים ולהשתמש בהם כדי לקבל הערכה טובה יותר של תרומתם לרקע. סיגל-גאסקינס מסוקרנת במיוחד מאחד הממצאים שהוכרזו על סמך נתונים מטלסקופ קרני הגמא פרמי. הוא השתמש בנתונים מאזורים בגלקסיה שלנו שבהם אנו חושבים שהתרומה מפולסרים של אלפיות שנייה צריכה להיות קטנה.
מחוץ לליבה הגלקטית, הדברים נפתחים לא מעט. מקורות בודדים עדיין מעוררים דאגה, אז פולסרים של אלפיות שנייה בחומר הגלקסיה שלנו, כמו גם עצמים הנקראים בלאזאר. אבל יש גם גלקסיות שלמות שסביר להניח שיכילו המון של מקורות בודדים, כמו גלקסיות יוצרות כוכבים וגלקסיות רדיו. בנוסף, גם גלקסיות פעילות, המופעלות על ידי החורים השחורים הסופר-מאסיביים שלהן, תורמות.
כאן שוב, ככל שיותר תצפיות, כך ייטב. סיגל-גאסקינס מציינת שמדידה עדכנית אפשרה הערכה חדשה של מידת הגודל של אוכלוסיית הבלאזאר. האומדן הזה הצביע על כך שלכל היותר, הם יכולים לתרום רק פחות מ-20 אחוז מהרקע של קרני הגמא של השמיים. ידע זה, בתורו, שיפר כמה אילוצי תצפית על מספר מודלים של חומר אפל.
כל זה אולי נשמע מעט מדכא, אבל נראה שסיגל-גאסקינס היא אופטימית. עם תצפיות מתמשכות שבוצעו באמצעות מכשירים קיימים ומספר מכשירים חדשים שעולים לרשת, נראה שהיא חושבת שאנחנו יכולים להתחיל לצמצם את אי הוודאות. זה לא מבטיח שיופיע אות חומר אפל, אבל זה ישפר הרבה יותר את הסיכויים לראות אותו. ואולי חשוב מכך, זה עשוי להגביל את הוויכוחים על מודלים הרקעים שמנעו מאיתנו לקבל כל אחת מהתוצאות שיש לנו.
